KR20200035307A - 리소그래피 프로세스들에서의 계측 - Google Patents

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KR20200035307A
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마틴 야코버스 요한 작
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Abstract

리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하기 위한 장치 및 방법 및 리소그래피 프로세스의 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 사이의 관계를 결정하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 파라미터를 추정하기 위한 장치에서, 프로세서는, 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치에 기초하고 테스트되는 기판을 표현하는 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 하나의 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 추가로 기초하여, 테스트되는 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질을 결정하도록 구성되고, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질 측정치와 대응하는 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계이다.

Description

리소그래피 프로세스들에서의 계측
본 출원은 2017년 9월 11일에 출원된 EP 출원 17190401.4호 및 2017년 9월 27일에 출원된 EP 출원 17193415.1호의 우선권을 주장하며, 상기 출원들은 그 전체가 참조로 본원에 통합된다.
본 발명은 리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하고, 특히 그러한 추정의 품질을 결정하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 특정 배열들에서, 파라미터는 오버레이일 수 있다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성된 머신이다. 리소그래피 장치는 예를 들어, 집적 회로(IC)들의 제조에서 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 패턴(또한 종종 "설계 레이아웃" 또는 "설계"로 지칭됨)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사-감응 재료(레지스트)의 층 상으로 투사할 수 있다.
기판 상에 패턴을 투사하기 위해, 리소그래피 장치는 전자기 방사를 사용할 수 있다. 이러한 방사의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 특징부들의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되는 통상적인 파장들은 365 nm(i-라인), 248 nm 193 nm 및 13.5 nm이다. 예를 들어, 193 nm의 파장을 갖는 방사를 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 특징부들을 형성하기 위해 범위 4-20 nm 내의 파장, 예를 들어, 6.7 nm 또는 13.5 nm를 갖는 극자외선(EUV)을 사용하는 리소그래피 장치가 사용될 수 있다.
리소그래피 장치의 전통적인 분해능 제한보다 작은 치수들을 갖는 특징부들을 프로세싱하기 위해 로우-k1 리소그래피가 사용될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 분해능 공식은 CD = k1×λ/NA로 표현될 수 있으며, 여기서 λ는 이용된 방사의 파장이고, NA는 리소그래피 장치에서 투사 광학계의 개구수이고, CD는 "임계 치수"(일반적으로 인쇄되는 최소 특징부 크기이지만, 이러한 경우 반 피치) 및 k1은 경험적 분해능 팩터이다. 일반적으로, k1이 더 작을수록 특정한 전기 기능 및 성능을 달성하기 위해, 회로 설계자에 의해 계획된 형상 및 치수들과 유사한 기판 상의 패턴을 재현하는 것은 더 어렵게 된다. 이러한 어려움들을 극복하기 위해, 리소그래피 투사 장치 및/또는 설계 레이아웃에 정교한 미세-튜닝 단계들이 적용될 수 있다. 이들은, 예를 들어, NA의 최적화, 맞춤형 조명 방식들, 위상 시프팅 패터닝 디바이스들의 사용, 설계 레이아웃에서 광학 근접 보정(OPC, 때때로 또한 "광학 및 프로세스 보정"으로 지칭됨)과 같은 디자인 레이아웃의 다양한 최적화, 또는 일반적으로 "분해능 향상 기술들"(RET)로서 정의되는 다른 방법들을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 대안적으로, 로우 k1에서 패턴의 재현을 개선하기 위해 리소그래피 장치의 안정성을 제어하기 위한 엄격한 제어 루프들이 사용될 수 있다.
리소그래피 프로세스들에서, 생성된 구조들의 파라미터들을 빈번하게 측정하는 것이 바람직하다. 하나의 이러한 파라미터는 오버레이이며, 이는, 서로에 대해 구조들의 2개 이상의 층들이 제조된 정확도의 측정치이다. 오버레이의 측정을 위한 하나의 기술은 네거티브 오버레이 바이어스를 갖는 제2 특징부에 대한 비대칭 강도 데이터에 대해 포지티브 오버레이 바이어스를 갖는 제1 특징부에 대한 비대칭 강도 데이터를 플로팅하고, 이어서, 그 데이터를 통해 라인 적합도의 그래디언트를 결정하는 것이다. 이러한 기술은 비대칭 강도 회귀 분석으로 지칭될 수 있다. 이러한 프로세스는 아래에서 더 상세히 설명된다.
그러나, 비대칭 강도 데이터의 품질은 제1 및/또는 제2 특징부 자체들의 비대칭과 같은 하나 이상의 추가적 파라미터들에 의해 영향을 받는다. 계측 방법들 동안 이들이 수용, 거부 또는 달리 가중될 수 있도록 오버레이 측정의 추정치의 품질을 결정하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 개시된 방법들 및 장치는 본 문헌으로부터 논의되거나 도출가능한 것들을 포함하여, 종래 기술과 연관된 하나 이상의 문제들을 해결하거나 완화시키는 것을 목적으로 한다. 특히, 개시된 방법들 및 장치는 오버레이와 같은 파라미터의 측정의 품질을 결정하는 문제를 해결하려고 시도할 수 있다.
추가로, 본 발명자들은 특정 웨이퍼에 대한 오버레이 측정의 품질의 결정이 시간 소모적일 수 있고 반도체 디바이스들의 대량 제조에 부적합할 수 있음을 인식하였다. 따라서, 본 발명자들은 리소그래피 프로세스들에 대한 높은 시간 부담을 도입하지 않으면서 오버레이와 같은 파라미터들의 품질을 결정하기 위한 방법들 및 장치를 갖는 것이 바람직하다는 것을 확립하였다.
본 발명에 따르면 일 양상에서, 테스트되는 기판 상에 수행된 리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하기 위한 장치가 제공되며, 추정은, 비대칭 강도 데이터의 회귀 분석에 의해 결정되고, 이어서, 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에 의해 회절되는 방사를 사용하여 결정되는 회귀 분석 데이터에 기초하고, 이 장치는, 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치에 기초하고 테스트되는 기판을 표현하는 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 하나의 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 추가로 기초하여, 테스트되는 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질을 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하고, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질 측정치와 대응하는 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계이다.
이 관계는 비대칭 강도의 더 적은 측정들에 기초하여 오버레이 추정치의 정확도를 결정할 수 있게 한다.
선택적으로, 추정은 복수의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출된 방사에 기초한다.
선택적으로, 방출된 방사는 제1 특징부들 및 제2 특징부들에 의해 회절되고, 제1 특징부는 포지티브 오버레이 바이어스를 갖고, 제2 특징부는 네거티브 오버레이 바이어스를 갖는다.
선택적으로, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판 상의 대응하는 제1 및 제2 특징부들의 복수의 쌍들에 대해 결정된다.
선택적으로, 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석 데이터의 인터셉트 항을 포함한다.
선택적으로, 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 파라미터 추정치의 품질의 측정치는 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석 데이터의 적합 양호도를 포함한다.
선택적으로, 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석은 광학 시스템에 의해 방출된 하나 이상의 파장들보다 큰 다수의 파장들에서 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 방출 및 회절된 방사를 사용하여 결정되었다.
선택적으로, 프로세서는, 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치의 크기가, 적어도 하나의 추가적 기판의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 기초하는 임계 값을 초과하는 경우, 테스트되는 기판 상의 파라미터의 추정치를 무시하도록 추가로 구성된다.
선택적으로, 적어도 제1 특징부들은 계측 타겟의 일부를 형성한다.
선택적으로, 광학 시스템은 400 nm 내지 900 nm; 0.1 nm 내지 100 nm; 및/또는 10 nm 내지 20 nm 범위의 파장들에서 방사를 방출하도록 구성된다.
선택적으로, 프로세서는 3개 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 추가적 기판과 관련된 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대한 추가적 기판 비대칭 강도 데이터를 결정하고; 결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하고; 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하도록 추가로 구성된다.
선택적으로, 프로세서는 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 대한 회귀 분석을 수행함으로써 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치를 결정하도록 추가로 구성된다.
선택적으로, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 회귀 분석의 적합 양호도를 포함한다.
선택적으로, 프로세서는 결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치를 결정하도록 추가로 구성된다.
선택적으로, 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석의 인터셉트 항을 포함한다.
선택적으로, 장치는 광학 시스템; 및 회절된 방사를 감지하도록 구성된 센서 중 하나 이상을 더 포함한다.
선택적으로, 리소그래피 프로세스의 파라미터는 오버레이를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 리소그래피 프로세스의 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 적어도 하나의 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계를 결정하기 위한 장치가 제공되며, 장치는, 회절된 방사에 기초하여 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 복수의 적어도 제1 특징부들에 대한 비대칭 강도 데이터를 결정하고; 결정된 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하고; 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 본 명세서에 설명된 임의의 장치를 포함하는 검사 장치가 제공된다.
선택적으로, 검사 장치는 계측 장치이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 본 명세서에 설명된 임의의 장치를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 본 명세서에 설명된 임의의 장치를 포함하는 리소그래피 셀이 제공된다.
본 발명의 일 양상에서, 테스트되는 기판 상에 수행된 리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하기 위한 방법이 제공되며, 추정은, 비대칭 강도 데이터의 회귀 분석에 의해 결정되고, 이어서, 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에 의해 회절되는 방사를 사용하여 결정되는 회귀 분석 데이터에 기초하고, 이 방법은, 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치에 기초하고 테스트되는 기판을 표현하는 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 하나의 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 추가로 기초하여, 테스트되는 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질을 결정하는 단계를 포함하고, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질 측정치와 대응하는 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계이다.
선택적으로, 추정은 복수의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출된 방사에 기초한다.
선택적으로, 방출된 방사는 제1 특징부들 및 제2 특징부들에 의해 회절되고, 제1 특징부는 포지티브 오버레이 바이어스를 갖고, 제2 특징부는 네거티브 오버레이 바이어스를 갖는다.
선택적으로, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판 상의 대응하는 제1 및 제2 특징부들의 복수의 쌍들에 대해 결정된다.
선택적으로, 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석 데이터의 인터셉트 항을 포함한다.
선택적으로, 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 파라미터 추정치의 품질의 측정치는 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석 데이터의 적합 양호도를 포함한다.
선택적으로, 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석은 광학 시스템에 의해 방출된 하나 이상의 파장들보다 큰 다수의 파장들에서 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 방출 및 회절된 방사를 사용하여 결정되었다.
선택적으로, 방법은, 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치의 크기가, 적어도 하나의 추가적 기판의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 기초하는 임계 값을 초과하는 경우, 테스트되는 기판 상의 파라미터의 추정치를 무시하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 적어도 제1 특징부들은 계측 타겟의 일부를 형성한다.
선택적으로, 광학 시스템은 400 nm 내지 900 nm; 0.1 nm 내지 100 nm; 및/또는 10 nm 내지 20 nm 범위의 파장들에서 방사를 방출하도록 구성된다.
선택적으로, 방법은 3개 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 추가적 기판과 관련된 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대한 추가적 기판 비대칭 강도 데이터를 결정하는 단계; 결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 단계; 및 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 방법은 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 대한 회귀 분석을 수행함으로써 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치를 결정하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 회귀 분석의 적합 양호도를 포함한다.
선택적으로, 방법은 결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석의 인터셉트 항을 포함한다.
선택적으로, 리소그래피 프로세스의 파라미터는 오버레이를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 리소그래피 프로세스의 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 적어도 하나의 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계를 결정하기 위한 방법이 제공되며, 방법은, 회절된 방사에 기초하여 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 복수의 적어도 제1 특징부들에 대한 비대칭 강도 데이터를 결정하는 단계; 결정된 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 단계; 및 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서로 하여금 본 명세서에 개시된 임의의 방법을 수행하도록 장치를 제어하게 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 상기 컴퓨터 프로그램을 포함하는 캐리어가 제공되며, 캐리어는 전자 신호, 광학 신호, 무선 신호 또는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 중 하나이다.
예시적인 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 본 명세서에서 설명된다.
도 1은 리소그래피 장치의 개략적 표현이다.
도 2a는 리소그래피 셀 또는 클러스터의 개략적 표현이다.
도 2b는 리소그래피 프로세스에 대한 전체적 제어 환경의 개략적 표현이다.
도 3a는 산란계의 개략적 표현을 도시한다.
도 3b는 타겟 및 연관된 회절된 방사선들을 도시한다.
도 3c 및 도 3d는 도 3a의 오버레이 장치와 함께 사용하기 위한 애퍼처들의 쌍들을 도시한다.
도 4는 다수의 격자 타겟의 형태 및 기판 상의 측정 스팟의 아웃라인의 개략적 표현을 도시한다.
도 5는 도 3의 산란계에서 획득된 도 4의 타겟의 이미지의 개략적 표현을 도시한다.
도 6은 오버레이를 추정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 오버레이를 추정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 어떠한 특징부 비대칭도 갖지 않는 오버레이 격자들에 대한 A-에 대한 A+의 플롯이다.
도 9는 특징부 비대칭을 갖는 오버레이 격자들에 대한 A-에 대한 A+의 플롯이다.
도 10은 리소그래피 프로세스의 특징부 비대칭과 파라미터의 품질 사이의 관계를 결정하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 웨이퍼 상의 타겟들의 분포 및 각각의 타겟에 대한 적합 양호도의 측정치를 도시한다.
도 12는 예시적인 웨이퍼에 대한 특징부 비대칭에 적합 양호도의 플롯을 도시한다.
도 13은 리소그래피 프로세스의 특징부 비대칭과 파라미터의 품질 사이의 관계에 기초하여 리소그래피 프로세스의 파라미터의 측정의 품질을 결정하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 14는 컴퓨터 시스템의 개략적 표현이다.
본 문서에서, "방사" 및 "빔"이라는 용어들은 자외선 방사(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 EUV(예를 들어, 약 5-100 nm 범위의 파장을 갖는 극자외선 방사)를 포함하는 모든 유형들의 전자기 방사를 포함하도록 사용된다.
본 명세서에 이용되는 바와 같은 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟 부분에 생성될 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 갖는 착신 방사 빔을 부여하기 위해 사용될 수 있는 일반적 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 널리 해석될 수 있고; "광 밸브"라는 용어가 또한 이러한 맥락에서 사용될 수 있다. 종래의 마스크(투과 또는 반사; 이진, 위상 시프트, 하이브리드 등) 외에도, 다른 이러한 패터닝 디바이스들의 예들은 다음을 포함한다:
- 프로그래밍가능한 미러 어레이. 이러한 미러 어레이들에 대한 추가 정보는 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제5,296,891호 및 제5,523,193호에서 주어진다.
- 프로그래밍가능한 LCD 어레이. 이러한 구성의 예는 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제5,229,872호에서 주어진다.
도 1은 리소그래피 장치 LA를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치 LA는 방사 빔 B(예를 들어, UV 방사, DUV 방사 또는 EUV 방사)를 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(또한 조명기 또는 광학 시스템으로 지칭됨) IL, 특정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크) MA를 지지하도록 구성되고 패터닝 디바이스 MA를 정확하게 위치설정하도록 구성된 제1 위치설정기 PM에 연결되는 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블) T, 특정 파라미터들에 따라 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼) W를 유지하도록 구성되고 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성된 제2 위치설정기 PW에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블) WT, 및 패터닝 디바이스 MA에 의해 방사 빔 B에 부여된 빔을 기판 W의 타겟 부분 C(예를 들어, 하나 이상의 다이들을 포함함) 상에 투사하도록 구성되는 투사 시스템(예를 들어, 굴절 투사 렌즈 시스템) PS를 포함한다.
동작 시에, 조명기 IL은 예를 들어, 빔 전달 시스템 BD를 통해 방사 소스 SO로부터 방사 빔을 수신한다. 조명 시스템 IL은 방사를 지향, 성형 또는 제어하기 위해, 다양한 유형들의 광학 컴포넌트들, 예를 들어, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전식 또는 다른 유형들의 광학 컴포넌트들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 조명기 IL은 패터닝 디바이스 MA의 평면에서 그 단면 내에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 방사 빔 B를 컨디셔닝하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템" PS라는 용어는, 사용되고 있는 노출 방사에 대해 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 팩터들에 대해 적절하게, 굴절, 반사, 반사굴절(catadioptric), 아나모픽(anamorphic), 자기, 전자기 및 정전식 광학 시스템들 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형들의 투사 시스템을 포함하는 것으로 널리 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투사 렌즈"라는 용어의 임의의 사용은 더 일반적인 용어 "투사 시스템" PS와 동의어로서 간주될 수 있다.
리소그래피 장치 LA는, 투사 시스템과 기판 사이의 공간을 충전하기 위해 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어, 물에 의해 기판의 적어도 일부분이 커버될 수 있는 유형일 수 있고, 이는 또한 침지 리소그래피로 지칭된다. 침지 기술들에 대한 추가 정보는 본 명세서에 참조로 통합된 미국 특허 제6,952,253호 및 PCT 공보 제WO99-49504호에서 주어진다.
리소그래피 장치 LA는 또한 둘(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들 WT 및, 예를 들어, 둘 이상의 지지 구조 T(도시되지 않음)를 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 머신들에서, 추가적인 테이블들/구조들이 병렬로 사용될 수 있거나, 하나 이상의 테이블들 상에서 준비 단계들이 수행될 수 있는 한편 하나 이상의 다른 테이블들은 패터닝 디바이스 MA의 설계 레이아웃을 기판 W 상에 노출시키기 위해 사용된다.
동작 사에, 방사 빔 B는 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블 T) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 MA) 상에 입사되고 패터닝 디바이스 MA에 의해 패터닝된다. 마스크 MA를 횡단한 방사 빔 B는 투사 시스템 PS를 통과하고, 투사 시스템 PS는 빔을 기판 W의 타겟 부분 C에 포커싱한다. 제2 위치설정기 PW 및 위치 센서 IF(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블 WT는, 예를 들어, 방사 빔 B의 경로에 상이한 타겟 부분들 C를 위치설정하기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제1 위치설정기 PM 및 가능하게는 다른 위치 센서(이는 도 1에 명시적으로 도시되지 않음)는 방사 빔 B의 경로에 대해 마스크 MA를 정확하게 위치설정하기 위해 사용될 수 있다. 마스크 MA 및 기판 W는 마스크 정렬 마크들 M1, M2 및 기판 정렬 마크들 P1, P2를 사용하여 정렬될 수 있다. 예시된 바와 같은 기판 정렬 마크들은 전용 타겟 부분들을 점유하지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간들에 위치될 수 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크들로서 공지됨).
도 2a에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치 LA는, 기판 W 상에서 사전 및 사후 노출 프로세스들을 수행하기 위한 장치를 또한 종종 포함하는 리소셀(lithocell) 또는 (리소)클러스터로 또한 때때로 지칭되는 리소그래피 셀 LC의 부분을 형성할 수 있다. 종래에, 이들은, 예를 들어, 기판들 W의 온도를 컨디셔닝하기 위해, 예를 들어, 레지스트 층들 내의 용매들을 컨디셔닝하기 위해, 레지스트 층들을 증착하기 위한 스핀 코터(spin coater)들 SC, 노출된 레지스트를 현상하기 위한 현상기들 DE, 냉각 플레이트들 CH 및 베이크(bake) 플레이트들 BK를 포함한다. 기판 핸들러, 또는 로봇 RO는 입력/출력 포트들 I/O1, I/O2로부터 기판들 W를 픽업하고, 이들을 상이한 프로세스 장치 사이에서 이동시키고, 기판들 W를 리소그래피 장치 LA의 로딩 베이 LB로 전달한다. 또한 집합적으로 트랙으로 종종 지칭되는 리소셀 내의 디바이스들은 통상적으로, 예를 들어, 리소그래피 제어 유닛 LACU를 통해 리소그래피 장치 LA를 또한 제어할 수 있는 감독 제어 시스템 SCS에 의해 자체적으로 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛 TCU의 제어 하에 있다.
리소그래피 장치 LA에 의해 노출된 기판들 W가 정확하고 일관되게 노출되도록 하기 위해, 후속 층들 사이의 오버레이 에러들, 라인 두께, 임계 치수들(CD) 등과 같은 패터닝된 구조들의 속성들 또는 파라미터들을 측정하기 위해 기판들을 검사하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 리소셀 LC에 검사 도구들(도시되지 않음)이 포함될 수 있다. 에러들이 검출되면, 특히 동일한 배치(batch) 또는 로트(lot)의 다른 기판들 W가 여전히 노출 또는 프로세싱되기 전에 검사가 수행되면, 후속 기판들의 노출들에 대해 또는 기판들 W 상에서 수행될 다른 프로세싱 단계들에 대해 조정들이 이루어질 수 있다.
계측 장치로 또한 지칭될 수 있는 검사 장치는 기판들 W의 속성들, 특히 상이한 기판들 W의 속성들이 어떻게 달라지는지 또는 동일한 기판 W의 상이한 층들과 연관된 속성들이 층마다 어떻게 달라지는지를 결정하기 위해 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판 W 상의 결함들을 식별하도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 리소셀 LC의 일부일 수 있거나 또는 리소그래피 장치 LA에 통합될 수 있거나 또는 심지어 독립형 디바이스일 수 있다. 검사 장치는 잠상(latent image)(노출 후 레지스트 층의 이미지), 또는 반-잠상 이미지(노출 후 베이크 단계 PEB 후 레지스트 층 내의 이미지), 또는 현상된 레지스트 이미지(여기서 레지스트의 노출된 또는 노출되지 않은 부분들이 제거됨) 또는 에칭된 이미지(에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후)에 대한 속성들을 측정할 수 있다.
통상적으로 리소그래피 장치 LA에서의 패터닝 프로세스는 기판 W 상에서 구조들의 치수화 및 배치의 높은 정확도를 요구하는 프로세싱에서 가장 중요한 단계들 중 하나이다. 이러한 높은 정확도를 보장하기 위해, 3개의 시스템들이 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이 소위 "전체적" 제어 환경에서 조합될 수 있다. 이러한 시스템들 중 하나는 계측 도구 MT(제2 시스템) 및 컴퓨터 시스템 CL(제3 시스템)에 (가상으로) 연결된 리소그래피 장치 LA이다. 이러한 "전체적" 환경의 핵심은 이들 3개의 시스템들 사이의 협력을 최적화하여 전체 프로세스 윈도우를 향상시키고 리소그래피 장치 LA에 의해 수행된 패터닝이 프로세스 윈도우 내에 유지되는 것을 보장하기 위해 엄격한 제어 루프들을 제공하는 것이다. 프로세스 윈도우는 특정 제조 프로세스가 정의된 결과(예를 들어, 기능성 반도체 디바이스)를 생성하는 프로세스 파라미터들(예를 들어, 선량, 초점, 오버레이)의 범위를 정의하며, 통상적으로 그 범위 내에서 리소그래피 프로세스 또는 패터닝 프로세스에서의 프로세스 파라미터들이 달라지도록 허용된다.
컴퓨터 시스템 CL은 어느 분해능 향상 기술들을 사용할지를 예측하고 계산 리소그래피 시뮬레이션들 및 계산들을 수행하여 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정들이 패터닝 프로세스의 가장 큰 전체 프로세스 윈도우를 달성하는지를 결정하기 위해 패터닝될 설계 레이아웃(그 일부)을 사용할 수 있다(제1 스케일 SC1에서 이중 화살표로 도 2b에 도시됨). 통상적으로, 분해능 향상 기술들은 리소그래피 장치 LA의 패터닝 가능성들에 매칭하도록 배열된다. 컴퓨터 시스템 CL은 또한 프로세스 윈도우 내에서 리소그래피 장치 LA가 현재 동작하고 있는 곳을 (예를 들어, 계측 도구 MT로부터의 입력을 사용하여) 검출하여 예를 들어, 차선의 프로세싱으로 인해 결함들이 존재할 수 있는지 여부를 예측하기 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 제2 스케일 SC2에서 "0"을 향하는 화살표에 의해 도 2b에서 도시됨).
계측 도구 MT는 정확한 시뮬레이션들 및 예측들을 가능하게 하기 위해 컴퓨터 시스템 CL에 입력을 제공할 수 있고, 예를 들어 리소그래피 장치 LA의 교정 상태에서 가능한 드리프트들을 식별하기 위해 리소그래피 장치 LA에 피드백을 제공할 수 있다(제3 스케일 SC3에서 다수의 화살표들에 의해 도 2b에 도시됨).
리소그래피 프로세스들에서, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해, 생성된 구조들을 빈번하게 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하는 도구들은 통상적으로 계측 도구들 MT로 지칭된다. 스캐닝 전자 현미경들 또는 다양한 형태들의 산란계 계측 도구들 MT를 포함하여, 이러한 측정들을 수행하기 위한 상이한 유형들의 계측 도구들 MT가 공지되어 있다. 산란계들은, 퓨필(pupil) 내의 센서 또는 통상적으로 퓨필 기반 측정들로 지칭되는 측정들인, 산란계의 대물 렌즈의 퓨필과 콘주게이트 평면을 가짐으로써 또는 이미지 평면 또는 이미지 평면과 콘주게이트인 평면 내에 센서를 가짐으로써 리소그래피 프로세스의 파라미터들의 측정들을 허용하는 다기능 계기들이고, 이러한 경우 측정들은 통상적으로 이미지 또는 필드 기반 측정들로 지칭된다. 이러한 산란계들 및 연관된 측정 기술들은 특허 출원들 US20100328655, US2011102753A1, US20120044470A, US20110249244, US20110026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있고, 상기 출원들은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된다. 전술된 산란계들은 소프트 x-레이 방사, 극자외선 방사, 가시광부터 근-IR 파장 범위까지의 방사를 사용하여 격자들을 측정할 수 있다.
일 배열에서, 산란계 MT는 각도 분해 산란계이다. 이러한 산란계 재구성 방법들은 격자의 속성들을 재구성하거나 계산하기 위해 측정된 신호에 적용될 수 있다. 이러한 재구성은, 예를 들어, 산란된 방사와 타겟 구조의 수학적 모델과의 상호작용을 시뮬레이션하고 시뮬레이션 결과들을 측정의 결과들과 비교하는 것으로부터 얻어질 수 있다. 수학적 모델의 파라미터들은 시뮬레이션된 상호작용이 실제 타겟으로부터 관찰된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.
추가적 배열에서, 산란계 MT는 분광 산란계 MT이다. 이러한 분광 산란계 MT에서, 방사 소스에 의해 방출된 방사는 타겟 상으로 지향되고 타겟으로부터 반사된 또는 산란된 방사는, 정반사된 방사의 스펙트럼(즉, 파장의 함수로서 강도의 측정)을 측정하는 분광계 검출기로 지향된다. 이러한 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 타겟의 구조 또는 프로파일은, 예를 들어 엄격하게 결합된 파 분석 및 비선형 회귀에 의해 또는 시뮬레이션된 스펙트럼들의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다.
추가적 배열에서, 산란계 MT는 엘립소메트릭(ellipsometric) 산란계이다. 엘립소메트릭 산란계는 복수의 편광 상태들 각각에 대한 산란된 방사를 측정함으로써 리소그래피 프로세스의 파라미터들을 결정하는 것을 허용한다. 이러한 계측 장치는 예를 들어, 계측 장치의 조명 섹션에서 적절한 편광 필터들을 사용함으로써 편광된 광(예를 들어, 선형, 원형 또는 타원형)을 방출한다. 계측 장치에 적합한 소스는 또한 편광된 방사를 제공할 수 있다. 기존의 엘립소메트릭 산란계들의 다양한 실시예들은 미국 특허 출원들 11/451,599, 11/708,678, 12/256,780, 12/486,449, 12/920,968, 12/922,587, 13/000,229, 13/033,135, 13/533,110 및13/891,410에 설명되어 있고, 상기 출원들은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합된다.
산란계 MT는 반사된 스펙트럼 및/또는 검출 구성에서의 비대칭을 측정함으로써 2개의 오정렬된 격자들 또는 주기적 구조들의 오버레이를 측정하도록 적응될 수 있고, 비대칭은 오버레이의 정도와 관련된다. 2개의(통상적으로 중첩하는) 격자 구조들은 2개의 상이한 층들(반드시 연속적인 층들일 필요는 없음)에서 적용될 수 있고, 웨이퍼 상에서 실질적으로 동일한 위치에 형성될 수 있다. 산란계는, 임의의 비대칭이 명확하게 구별가능하도록, 예를 들어, 공동 소유된 특허 출원 EP1,628,164A에서 설명된 바와 같이 대칭적 검출 구성을 가질 수 있다. 이는 격자들에서 오정렬을 측정하기 위한 간단한 방법을 제공한다. 타겟이 주기적 구조들의 비대칭을 통해 측정될 때 주기적 구조들을 포함하는 2개의 층들 사이의 오버레이 에러를 측정하기 위한 추가적 예들은 PCT 특허 공개 공보 제 WO 2011/012624호 또는 미국 특허 공개 US 20160161863호에서 발견될 수 있고, 이들은 그 전체가 참조로 본원에 통합된다.
관심있는 다른 파라미터들은 포커스 및 선량일 수 있다. 포커싱 및 선량은 미국 특허 출원 US2011-0249244에 설명된 바와 같이 산란계에 의해(또는 대안적으로 스캐닝 전자 현미경에 의해)에 의해 동시에 결정될 수 있으며, 상기 출원은 그 전체가 참조로 본원에 통합된다. 포커스 에너지 매트릭스(FEM - 또한 포커싱 노출 매트릭스로 지칭됨) 내의 각각의 포인트에 대한 임계 치수 및 측벽 각도 측정들의 고유의 조합을 갖는 단일 구조가 사용될 수 있다. 임계 치수 및 측벽 각도의 이러한 고유한 조합들이 이용가능한 경우, 포커싱 및 선량 값들은 이러한 측정들로부터 고유하게 결정될 수 있다.
계측 타겟은 대부분 레지스트에서 뿐만 아니라 예를 들어, 에칭 프로세스 이후 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 복합 격자들의 앙상블일 수 있다. 통상적으로 격자들 내의 구조들의 피치 및 라인 폭은 계측 타겟들로부터 오는 회절 차수들을 캡처할 수 있도록 측정 광학계(특히 광학계의 NA)에 크게 의존한다. 더 앞서 표시된 바와 같이, 회절된 신호는 2개의 층들 사이의 시프트들(또한 '오버레이'로 지칭됨)을 결정하기 위해 사용될 수 있거나 또는 리소그래피 프로세스에 의해 생성된 바와 같은 원래 격자의 적어도 일부를 재구성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 재구성은 리소그래피 프로세스의 품질에 대한 안내를 제공하기 위해 사용될 수 있고 리소그래피 프로세스의 적어도 일부를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 타겟들은 타겟에서 설계 레이아웃의 기능적 부분의 치수들을 모방하도록 구성되는 더 작은 서브-세그먼트화를 가질 수 있다. 이러한 서브-세그먼트화로 인해, 타겟들은, 전체 프로세스 파라미터 측정들이 설계 레이아웃의 기능적 부분과 더 양호하게 유사하도록 설계 레이아웃의 기능적 부분과 더 유사하게 거동할 것이다. 타겟들은 과소 충전(underfilled) 모드 또는 과대 충전(overfilled) 모드에서 측정될 수 있다. 과소 충전 모드에서, 측정 빔은 전체 타겟보다 작은 스팟을 생성한다. 과대 충전 모드에서, 측정 빔은 전체 타겟보다 큰 스팟을 생성한다. 이러한 과대 충전 모드에서는, 상이한 타겟들을 동시에 측정하여 상이한 프로세싱 파라미터들을 동시에 결정하는 것이 또한 가능할 수 있다.
특정 타겟을 사용하는 리소그래피 파라미터의 전체 측정 품질은 이러한 리소그래피 파라미터를 측정하기 위해 사용되는 측정 레시피에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. "기판 측정 레시피"라는 용어는 측정 자체의 하나 이상의 파라미터들, 측정된 하나 이상의 패턴들의 하나 이상의 파라미터들, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피에서 사용된 측정이 회절 기반 광학 측정인 경우, 측정의 파라미터들 중 하나 이상은 방사의 파장, 방사의 편광, 기판에 대한 방사의 입사각, 기판 상의 패턴에 대한 방사의 배향 등을 포함할 수 있다. 측정 레시피를 선택하기 위한 기준들 중 하나는 예를 들어, 프로세싱 변형들에 대한 측정 파라미터들 중 하나의 감도일 수 있다. 추가 예들은 미국 특허 출원 US2016-0161863호 및 아직 공개되지 않은 미국 특허 출원 15/181,126호에서 설명되며, 상기 출원들은 그 전체가 참조로 본원에 통합된다.
본 발명의 여기서 개시된 예시적인 방법들 및 장치에서 사용하기에 적합한 마이크로 회절 기반 오버레이(μDBO) 계측 장치는 도 3a에 도시되어 있다. 타겟 격자 T 및 회절된 광선들은 도 3b에 더 상세히 예시되어 있다. μDBO 계측 장치는 독립형 디바이스일 수 있거나 또는 예를 들어, 측정 스테이션에서, 리소그래피 장치 LA 또는 리소그래피 셀 LC에 통합될 수 있다. 장치 전반에 걸쳐 몇몇 브랜치들을 갖는 광학 축은 점선 O로 표현된다. 이러한 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 광은 렌즈들(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의해 빔 스플리터(15)를 통해 기판 W 상으로 지향된다. 이러한 렌즈들은 4F 배열의 이중 시퀀스로 배열될 수 있다. 검출기 상에 기판 이미지를 여전히 제공하고 동시에 공간 주파수 필터링을 위한 중간 퓨필 평면의 액세스를 허용한다면, 상이한 렌즈 배열이 사용될 수 있다. 따라서, 방사가 기판 상에 입사되는 각도 범위는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는, 여기서는 (콘주게이트) 퓨필 평면으로 지칭되는 평면에서 공간 강도 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이것은 대물 렌즈 퓨필 평면의 후방 투사 이미지인 평면에서 렌즈들(12 및 14) 사이에 적절한 형태의 애퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 예시된 예에서, 애퍼처 플레이트(13)는 상이한 조명 모드들이 선택되도록 허용하는 13N 및 13S로 라벨링된 상이한 형태들을 갖는다. 본 예들의 조명 시스템은 오프-축 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13N)는 단지 설명을 위해 '북쪽'으로 지정된 방향으로부터 오프-축을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13S)는 유사한, 그러나 '남쪽'으로 라벨링된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하기 위해 사용된다. 상이한 애퍼처들을 사용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 원하는 조명 모드 외부의 임의의 불필요한 광이 원하는 측정 신호들과 간섭할 것이기 때문에 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어둡다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 타겟 격자 T는 대물 렌즈(16)의 광축 O에 수직인 기판 W으로 배치된다. 축 O로부터의 각도로부터 격자 T에 충돌하는 조명 광선 I는 0차 광선(실선 0) 및 2개의 1차 광선들(일점 쇄선 +1 및 이점 쇄선 -1)을 유발한다. 과대 충전된 작은 타겟 격자에 있어서, 이러한 광선들은 계측 타겟 격자 T 및 다른 특징부들을 포함하는 기판의 영역을 커버하는 많은 평행 광선들 중 단지 하나임을 기억해야 한다. 플레이트(13)의 애퍼처는 유한한 폭(유용한 양의 광을 수용하기 위해 필요함)을 갖기 때문에, 입사 광선들 I는 사실상 소정 범위의 각도들을 점유할 것이고, 회절된 광선들 0 및 +1/-1은 확산될 것이다. 작은 타겟의 포인트 확산 기능에 따라, 각각의 차수 +1과 -1은 도시된 바와 같이 단일의 이상적 광선이 아닌 각도 범위들에 걸쳐 추가로 확산될 것이다. 격자 피치들 및 조명 각도들은 대물 렌즈로 입사하는 1차 광선들이 중심 광축들과 밀접하게 정렬되도록 설계 또는 조정될 수 있음에 유의한다. 도 3a 및 도 3b에 예시된 광선들은 단지 이들이 도면에서 더 쉽게 구별될 수 있게 하기 위해 축으로부터 떨어져 도시되어 있다.
기판 W 상에서 타겟에 의해 회절된 적어도 0 및 +1 차수들은 대물 렌즈(16)에 의해 수집되고 빔 스플리터(15)를 통해 역으로 지향된다. 도 3a로 되돌아가서, 직경방향에서 대향하는 애퍼처들을 북쪽(N) 및 남쪽(S)으로 라벨링하여 지정함으로써 제1 및 제2 조명 모드들 둘 모두가 예시된다. 입사 광선 I가 광축의 북쪽으로부터 왔을 때, 즉 애퍼처 플레이트(13N)를 사용하여 제1 조명 모드가 적용될 때, +1(N)으로 표시된 +1 회절된 광선이 대물 렌즈(16)에 입사한다. 반대로, 제2 조명 모드가 애퍼처 플레이트(13S)를 사용하여 적용될 때, -1 회절된 광선들(1(S)로 라벨링됨)이 렌즈(16)로 입사하는 광선들이다.
제2 빔 스플리터(17)는 회절된 빔들을 2개의 측정 브랜치들로 분할한다. 제1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔들을 사용하여 제1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서 상의 상이한 포인트에 도달하여, 이미지 프로세싱은 차수들을 비교 및 대조할 수 있다. 센서(19)에 의해 캡처된 퓨필 평면 이미지는 계측 장치의 포커싱 및/또는 1차 빔의 세기 측정들을 정규화하기 위해 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 본 개시의 주제가 아닌 재구성과 같은 많은 측정 목적들을 위해 사용될 수 있다.
제2 측정 브랜치에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 기판 W의 타겟의 이미지를 형성한다. 제2 측정 브랜치에서, 애퍼처 정지부(21)는 퓨필 평면에 콘주게이트인 평면에 제공된다. 애퍼처 정지부(21)는 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 오직 -1 또는 +1 1차 빔으로부터 형성되도록 0차 회절된 빔을 차단하도록 기능한다. 센서들(19 및 23)에 의해 캡처된 이미지들은 이미지 프로세서, 및 제어기 PU와 같은 프로세서에 출력되며, 그 기능은 수행되고 있는 특정 유형의 측정들에 의존할 것이다. '이미지'라는 용어는 여기서 넓은 의미로 사용됨에 유의한다. 따라서, -1 및 +1 차수들 중 오직 하나만 존재하면 격자 라인들의 이미지는 형성되지 않을 것이다.
도 3에 도시된 특정 형태들의 애퍼처 플레이트(13) 및 필드 정지부(21)는 단지 예들이다. 다른 예시적인 장치에서, 타겟들의 온-축(on-axis) 조명이 사용되고, 실질적으로 오직 하나의 1차 회절된 광을 센서에 전달하기 위해 오프-축 애퍼처를 갖는 애퍼처 정지부가 사용된다. 또 다른 예시적인 장치에서, 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔들(도 3b에 도시되지 않음)이 1차 빔들 대신에 또는 그에 추가로 측정들에서 사용될 수 있다.
이러한 상이한 유형들의 측정에 조명을 적용가능하게 하기 위해, 애퍼처 플레이트(13)는, 원하는 패턴을 제자리에 배치하도록 회전하는 디스크 주위에 형성된 다수의 개구 패턴들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 동일한 효과를 달성하기 위해 플레이트들의 세트(13)가 제공 및 교체될 수 있다. 변형가능한 미러 어레이 또는 투과형 공간 사이트 변조기와 같은 프로그래밍가능한 조명 디바이스가 또한 사용될 수 있다. 조명 모드를 조정하는 다른 방법으로서 이동하는 미러들 또는 프리즘들이 사용될 수 있다.
개구 플레이트(13)와 관련하여 방금 설명된 바와 같이, 촬상을 위한 회절 차수들의 선택은 대안적으로 퓨필 정지부(21)를 변경함으로써, 또는 상이한 패턴을 갖는 퓨필 정지부를 대체함으로써 또는 고정 필드 정지부를 프로그래밍가능한 공간 광 변조기로 대체함으로써 달성될 수 있다. 그러한 경우, 측정 광학 시스템의 조명 측은 일정하게 유지될 수 있는 한편, 제1 및 제2 모드들을 갖는 것은 촬상 측이다. 따라서, 본 개시에서, 각각 고유의 장점들 및 단점들을 갖는 3가지 유형들의 측정 방법들이 효과적으로 존재한다. 일 방법에서, 조명 모드는 상이한 차수들을 측정하도록 변경된다. 다른 방법에서, 촬상 모드가 변경된다. 제3 방법에서, 조명 및 촬상 모드들은 변경되지 않지만, 타겟은 180도에 걸쳐 회전된다. 각각의 경우에, 원하는 효과는 동일한데, 즉, 타겟의 회절 스펙트럼에서 서로 대칭적으로 대향하는 0차가 아닌 회절된 방사의 제1 및 제2 부분들을 선택하는 것이다. 원칙적으로, 원하는 차수들의 선택은 조명 모드들 및 촬상 모드들 동시에 변경하는 조합에 의해 획득될 수 있지만, 이는 어떠한 장점도 없이 단점들을 초래하기 쉬우므로, 더 이상 논의되지 않을 것이다.
본 예들에서 촬상에 사용되는 광학 시스템은 필드 정지부(21)에 의해 제한되는 넓은 입사 퓨필을 갖지만, 다른 배열들 또는 애플리케이션들에서, 촬상 시스템 자체의 입사 퓨필 크기는 원하는 차수로 제한하기에 충분히 작을 수 있고, 따라서 또한 필드 정지부로서의 역할을 할 수 있다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 사용될 수 있는 상이한 애퍼처 플레이트들이 도 3c 및 도 3d에 도시되어 있다.
통상적으로, 타겟 격자는 북쪽-남쪽 또는 서쪽-동쪽으로 이어지는 격자 라인들과 정렬될 것이다. 즉, 격자는 기판 W의 X 방향 또는 Y 방향에서 정렬될 것이다. 애퍼처 플레이트(13N 또는 13S)는 단지 일 방향(셋업에 따라 X 또는 Y)에서 배향된 격자들을 측정하기 위해서만 사용될 수 있음에 유의한다. 직교 격자의 측정의 경우, 90° 및 270°에 걸친 타겟의 회전이 구현될 수 있다. 그러나, 더 편리하게는, 동쪽 또는 서쪽으로부터의 조명은 도 3c에 도시된 애퍼처 플레이트(13E 또는 13W)를 사용하여 조명 광학계에서 제공된다. 애퍼처 플레이트들(13N 내지 13W)은 별개로 형성 및 교환될 수 있거나 또는 90, 180 또는 270 도만큼 회전될 수 있는 단일 애퍼처 플레이트일 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 도 3c에 예시된 오프-축 애퍼처들이 조명 애퍼처 플레이트(13) 대신에 필드 정지부(21)에 제공될 수 있다. 그 경우, 조명은 축 상에 있을 수 있다.
도 3d는 제1 및 제2 쌍들의 조명 모드들을 조합하기 위해 사용될 수 있는 제3 쌍의 애퍼처 플레이트들을 도시한다. 애퍼처 플레이트(13NW)는 북쪽 및 동쪽에 애퍼처들을 갖고, 애퍼처 플레이트(13SE)는 남쪽 및 서쪽에 애퍼처들을 갖는다. 이들 상이한 회절 신호들 사이의 누화가 너무 크지 않다면, 조명 모드를 변경하지 않고 X 및 Y 격자들 둘 모두의 측정들이 수행될 수 있다.
도 4는 공지된 실시에 따라 기판 상에 형성된 복합 타겟을 도시한다. 복합 타겟은 함께 밀접하게 위치설정된 4개의 격자들(32 내지 35)을 포함하여, 이들 모두는 계측 장치의 조명 빔에 의해 형성된 측정 스팟(31) 내에 있을 것이다. 따라서 4개의 타겟들 모두는 센서들(19 및 23) 상에서 동시에 조명되고 동시에 촬상된다. 오버레이 측정에 전용되는 예에서, 격자들(32 내지 35)은 자체는 기판 W 상에 형성된 반도체 디바이스의 상이한 층들에 패터닝된 격자들을 위에 놓음으로써 형성된 복합 격자들이다. 격자들(32 내지 35)은 복합 격자들의 상이한 부분들이 형성되는 층 사이의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위해 상이한 오버레이 바이어스들을 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "오버레이 바이어스"라는 용어는 의도적으로 부여된 오버레이를 포함하고 임의의 오버레이 에러가 바이어스에 추가될 것이다. 격자들(32 내지 35)은 또한 입사 방사를 X 및 Y 방향들에서 회절시키기 위해 도시된 바와 같이 그들의 배향에서 상이할 수 있다. 일례에서, 격자들(32 및 34)은 각각 + d, -d의 오버레이 바이어스들을 갖는 X-방향 격자들이다. 이것은, 격자(32)가, 위에 놓인 컴포넌트들 둘 모두가 자신의 공칭 위치들에서 정확하게 인쇄되면 컴포넌트들 중 하나가 다른 컴포넌트에 대해 거리 d만큼 오프셋되도록 배열된 컴포넌트들을 갖는 것을 의미한다. 격자(34)는, 완벽하게 인쇄되면 제1 격자에 대한 반대 방향에서 d의 오프셋이 존재하도록 배열된 컴포넌트들을 갖는다. 격자(33 및 35)는 각각 오프셋들 + d 및 -d를 갖는 Y-방향 격자들이다. 4개의 격자들이 예시되어 있지만, 다른 실시예는 원하는 정확도를 획득하기 위해 더 큰 매트릭스를 요구할 수 있다. 예를 들어, 9개의 복합 격자들의 3 x 3 어레이는 바이어스들 -4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d를 가질 수 있다. 이들 격자들의 별개의 이미지들은 센서(23)에 의해 캡처된 이미지에서 식별될 수 있다.
도 5는 도 3d로부터의 애퍼처 플레이트들(13NW 또는 13SE)을 사용하여 도 3의 장치에서 도 4의 타겟을 사용하여 센서(23) 상에 형성되고 그에 의해 검출될 수 있는 이미지의 예를 도시한다. 퓨필 평면 이미지 센서(19)는 상이한 개별적인 격자들(32 내지 35)을 분해할 수 없지만, 이미지 센서(23)는 분해할 수 있다. 어두운 사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 표현하며, 그 안에서 기판 상의 조명된 스팟(31)은 대응하는 원형 영역(41) 내로 촬상된다. 그 내부에서, 사각형 영역들(42-45)은 작은 타겟 격자들(32 내지 35)의 이미지들을 표현한다. 격자들이 제품 영역들 내에 위치되는 경우, 이러한 이미지 필드의 주변에서 제품 특징부들이 또한 가시적일 수 있다. 이미지 프로세서 및 제어기 PU는 패턴 인식을 사용하여 이러한 이미지들을 프로세싱하여, 격자들(32 내지 35)의 별개의 이미지들(42 내지 45)을 식별한다. 이러한 방식으로, 이미지들은 센서 프레임 내의 특정 위치에서 매우 정밀하게 정렬될 필요는 없고, 이는 측정 장치의 처리율을 전체적으로 개선한다. 그러나, 이미지 필드에 걸친 불균일성들이 촬상 프로세스에 적용되면 정확한 정렬에 대한 필요성이 남아 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 4개의 위치들 P1 내지 P4가 식별되고, 격자들은 이러한 공지된 위치들과 가능한 한 정렬된다.
격자들의 별개의 이미지들이 식별되면, 그러한 개별적인 이미지들의 강도들은, 예를 들어 식별된 영역들 내에서 선택된 픽셀 강도 값들을 평균화 또는 합산함으로써 측정될 수 있다. 이미지들의 강도들 및/또는 다른 속성들은 서로 비교될 수 있다. 이러한 결과들은 리소그래피 프로세스의 상이한 파라미터들을 측정하도록 조합될 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 중요한 예이고, 2개의 리소그래피 층들의 측방향 정렬의 측정치이다. 오버레이는, 예를 들어, 바닥 격자의 최상의 중심과 대응하는 최상부 격자의 바닥의 중심 사이의 측방향 위치 차이로서 더 구체적으로 정의될 수 있다.
어두운 필드 계측의 예들은 국제 특허 출원들 WO 2009/078708 and WO 2009/106279에서 발견될 수 있고, 이러한 문헌들은 이로써 그 전체가 참조로 통합된다. 이 기술의 추가적인 발전들은 특허 공보들 US20110027704A, US20110043791A 및 US20120123581에서 설명되었다. 모든 이러한 출원들의 내용들은 또한 참조로 본 명세서에 통합된다.
도 6은, 예를 들어 출원 WO 2011/012624에 설명된 방법을 사용하여, 컴포넌트 격자들(32 내지 35)과 같은 제1 및/또는 제2 특징부들을 포함하는 2개의 층들 사이의 오버레이 에러가 +1차 및 1차 어두운 필드 이미지들에서 이들의 강도들을 비교함으로써 나타나는 바와 같이 격자들의 비대칭을 통해 측정되는 방법을 예시한다. 단계 S1에서, 기판, 예를 들어, 반도체 웨이퍼가 도 2a의 리소그래피 셀을 통해 1회 이상 프로세싱되어 오버레이 타겟들(32-35)을 포함하는 구조를 생성한다. S2에서, 도 3a의 계측 장치를 사용하면, 1차 회절된 빔들 중 하나(즉, -1)를 사용함으로써 격자들(32 내지 35)의 이미지가 획득된다. 이어서, 계측 장치의 시야에서 조명 모드를 변경함으로써, 또는 촬상 모드를 변경함으로써, 또는 기판 W를 180º만큼 회전시킴으로써, 다른 1차 회절된 빔(+1)을 사용하여 격자들의 제2 이미지가 획득될 수 있다(단계 S3). 결국 +1 회절된 방사가 제2 이미지에서 캡처된다.
각각의 이미지에 1차 회절된 방사의 오직 절반만을 포함함으로써, 여기서 참조되는 '이미지들'은 종래의 어두운 필드 현미경 이미지들이 아니다. 개별적인 격자 라인들은 분해되지 않을 것이다. 각각의 격자는 단순히 특정 강도 레벨의 영역에 의해 표현될 것이다. 단계 S4에서, 관심 영역(ROI)이 각각의 컴포넌트 격자의 이미지 내에서 식별되고, 그로부터 강도 레벨들이 측정될 것이다. 이는, 특히 개별적인 격자 이미지들의 에지들 주위에서 강도 값들이 일반적으로 에지 효과들 뿐만 아니라 레지스트 두께, 조성, 라인 형상과 같은 프로세스 변수들에 크게 의존할 수 있기 때문에 수행된다.
각각의 개별적인 격자에 대한 ROI를 식별하고 그 강도를 측정하면, 격자 구조의 비대칭성 및 그에 따른 오버레이 에러가 결정될 수 있다. 이것은, 각각의 격자(32-35)에 대한 +1 및 1차들에 대해 획득된 강도 값들을 비교하여 이들의 강도에서의 임의의 차이를 식별하는 단계 S5, 및 타겟 T 부근에서 오버레이 에러를 결정하기 위해 격자들의 오버레이 바이어스들에 대한 지식으로부터 (S6)에서 프로세서, 예를 들어, 이미지 프로세서, 및 제어기 PU에 의해 수행된다.
전술된 종래 애플리케이션들에서, 오버레이 측정들의 품질을 개선하기 위한 다양한 기술들이 개시된다. 예를 들어, 이미지들 사이의 강도 차이들은 단지 타겟에서의 순수한 비대칭이 아니라 상이한 측정들에 사용된 광학 경로들에서의 차이들에 기인할 수 있다. 조명 소스(11)는 조명 스팟(31)의 강도 및/또는 위상이 균일하지 않게 될 수 있다. 예를 들어 센서(23)의 이미지 필드에서 타겟 이미지의 위치를 참조하여 이러한 에러들을 최소화하기 위해 보정들이 결정되고 적용될 수 있다. 이러한 기술들은 종래의 애플리케이션들에서 설명되며, 여기서는 더 상세히 설명되지 않을 것이다. 이들은 본 명세서에서 설명되는 본 출원에 새로 개시된 기술들과 조합하여 사용될 수 있다.
예시적인 방법들에 따른 오버레이 측정들은, 측정된 비대칭이 격자 층들 사이의 실제 오버레이 시프트에 비례하는 것으로 가정한다. 그러나, 이는, 측정된 비대칭이 또한 격자들의 생성에서 발생하는 특징부 비대칭 효과들에 의해 영향을 받기 때문에 반드시 그러한 것은 아니다. 이러한 특징부 비대칭 효과들은 측벽 각도 비대칭 및 바닥 경사를 포함하고, 1차 비대칭 기반 오버레이 측정을 교란하며, 이는 덜 정확한 오버레이 측정을 초래할 것이다.
도 7은 네거티브 바이어싱된 격자 A-의 비대칭의 함수로서 포지티브 바이어싱된 격자 A+의 비대칭을 결정함으로써, 회절-기반 오버레이 측정들(DBO 및 μDBO)을 분석하기 위해 A+ 대 A- 회귀를 사용하는 도 6의 흐름도의 단계 S6을 적응시킨 흐름도이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, A+ 및 A+라는 용어들은 "비대칭 강도들"을 지칭할 수 있다. A+라는 용어는 앞서 논의되고 포지티브(+d) 오버레이 바이어싱된 격자에 대해 결정되는 제1 및 제2 이미지들의 강도의 비교와 관련된다. 추가적으로, A-라는 용어는 앞서 논의되고 네거티브(-d) 오버레이 바이어싱된 격자에 대해 결정되는 제1 및 제2 이미지들의 강도의 비교와 관련된다.
단계 S6-1에서, A+ 및 A-는 다수의 상이한 측정된 퓨필 픽셀들 및/또는 다수의 상이한 파장 편광 조합들에 대해(즉, 다수의 상이한 조명 조건들 또는 조명 "레시피들"에 대해) 결정된다. 일부 예들에서, A+ 및 A-는 복수의 파장들에서 광학 시스템으로부터 방출된 광을 사용하여 결정될 수 있다. 이에 후속하여, 단계 S6-2에서, A+의 결정된 값들은 A-의 결정된 값들에 대해 플로팅되어 오버레이를 도출할 수 있다. A+ 및 A- 값들을 실제로 플로팅하는 것은 필수적이 아니며, 오버레이는 A+ 및 A- 값들에 대한 회귀 분석을 수행함으로써 추정될 수 있음에 유의한다.
도 8은, 오직 존재하는 비대칭이 오버레이 바이어스(±d) 및 오버레이로 인한 비대칭이 되도록, 어떠한 특징부 비대칭도 갖지 않는 오버레이 격자들에 대한 A+ 대 A-의 플롯이다. 이러한 경우, A+와 A- 사이의 관계는 원점을 통과하는 직선 상에 놓이고, 회귀 분석은 라인의 위치 및 그래디언트를 결정하기 위해 A+ 및 A-(비대칭 강도) 데이터에 대해 수행될 수 있다. 모든 측정된 파장-편광 조합들은 이러한 라인에 놓인다. 이러한 라인의 기울기는 오버레이와 관련되고, 오버레이를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 도면은 하기 4개의 라인들을 도시한다:
OV = 0으로 라벨링된 점선은 -1의 기울기를 갖는 제로 오버레이를 표시하는 라인이고;
OV → ∞로 라벨링된 점선은 무한대에 접근하는 오버레이를 표시하는 +1의 기울기를 갖는 라인이고;
OV <0으로 라벨링된 실선은 0보다 작은 오버레이를 표시하는 -1보다 작은 기울기를 갖는 라인이고;
OV >0으로 라벨링된 실선은 0보다 큰 오버레이를 표시하는 -1보다 큰 기울기를 갖는 라인이다.
추가적으로, +d와 동일한 오버레이(여기서 d는 격자 바이어스임)는 y 축을 따라 플로팅된 점선을 도출할 것이고, -d와 동일한 오버레이는 x 축을 따라 플로팅된 라인을 도출할 것을 알 수 있다.
도 9는 단계 S6-2에서 플로팅될 수 있는 것과 같은 이러한 양상들 중 처음 2개를 예시하는 A+ 대 A-의 플롯이다. 앞서 논의된 방법에 따르면, 데이터 포인트들(930)은 원점을 통과하는 라인(900)에 피팅될 것이다. 그러나, 이러한 실시예에서 데이터 포인트들은 반드시 원점을 통과하지는 않는 라인(910)에 의해 최상의 피팅 방법(예를 들어, 최소 제곱)에 따라 피팅된다(단계 S6-3). 이러한 방식으로, 오버레이는 라인(910)의 기울기로부터 여전히 계산될 수 있고(단계 S6-4); 라인(910)은 어떠한 특징부 비대칭도 갖지 않는 동일한 측정된 구조에 대해 보일 것을 표시하는 라인(920)과 평행한 것을 알 수 있다. 라인(910)의 축 인터셉트, 즉, 라인(920)(라인(910)과 동일한 기울기를 갖지만 원점을 통과하여 플로팅된 라인)으로부터 라인(910)의 오프셋은 특징부 비대칭의 효과를 정량적으로 표시한다(단계 S6-5).
타겟의 2개의 대칭적으로 바이어싱된 격자들의 오버레이 바이어스를 "d"로 하고 라인(910)의 기울기를 "slope"로 하면, 오버레이는 (비대칭과 오버레이 사이의 선형화된 관계로) 도 9로부터 계산될 수 있다:
Figure pct00001
(1)
피치-주기적 사인 관계의 경우 오버레이는 다음과 유사하게 이해될 수 있다:
Figure pct00002
(2)
여기서 "pitch"는 격자 피치이다.
상기 프로세스는 비대칭 강도 회귀 분석으로 지칭될 수 있고, 리소그래피 프로세스에서 오버레이와 같은 파라미터를 결정하기 위해 비대칭 강도 회귀 분석을 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 광학 시스템으로부터 방출되고 비대칭 강도들의 결정에 사용되며 이어서 후속적으로 회귀 분석에 사용되는 상이한 파장-편광 조합들의 수는 결정된 오버레이의 정확도 및 품질에 상당한 영향을 미친다. 복수의 파장-편광 조합들이 있어야 하고 2개 초과가 바람직하다고 고려될 수 있다.
수식 항들에서 오버레이 에러 OVE와 강도 비대칭 A의 관계는 다음과 같이 가정된다:
Figure pct00003
(3)
여기서 오버레이 에러 OVE는 타겟 피치 P가 각도 2π 라디안에 대응하도록 하는 스케일로 표현된다. 상이한 공지된 오버레이 바이어스들(예를 들어, +d 및 -d)을 갖는 격자들의 2개의 측정들을 사용하면, 오버레이 에러 OVE는 다음을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure pct00004
(4)
구조적(또는 특징부) 비대칭, 예를 들어 바닥 격자 비대칭을 도입하는 제1 째 효과는 수식 (1)의 '이상적' 정현파 곡선이 더 이상 적용되지 않는다는 것이다. 그러나, 적어도 대략적으로, 바닥 격자 비대칭 또는 다른 구조적 비대칭은 강도 비대칭 A±d에 강도 시프트 항 K0 및 위상 시프트 항 φ를 추가하는 효과를 갖는다. 강도 시프트 항 K0 및 위상 시프트 항 φ는 측정 방사의 파장 및/또는 편광과 같은 측정 방사의 선택된 특성과 타겟의 조합에 의존하고, 프로세스 변형들에 민감하다. 수식 항들에서, 계산 오버레이에 사용되는 관계는,
Figure pct00005
(5)
상이한 파장-편광 조합을 사용하는 비대칭 강도의 각각의 측정은 계측 프로세스에 시간 부담을 가중시킨다. 또한, 제한된 수의 파장들만이 광학 시스템에 의해 방출될 수 있으며, 따라서 제한된 수의 파장-편광 조합들만이 가능하다.
본 발명자들은 큰 특징부 비대칭들에 대해, 비대칭 강도 회귀 분석 방법이 덜 정확하게 되기 시작한다는 것을 인식하였다. 그 이유는, 특징부 비대칭들이 비대칭 강도 데이터에서 에러들을 유발하며, 이는 상당한 경우 데이터에 직선을 정확하게 피팅하기 어려울 수 있기 때문이다. 이러한 효과는 결정된 오버레이의 품질을 결정함으로써 알 수 있다. 일례에서, 결정된 오버레이의 품질은 비대칭 강도 데이터에 대한 회귀 분석에서 적합 양호도를 결정함으로써 식별될 수 있다. 즉, 결정된 오버레이의 품질은 도 8의 직선이 플로팅된 비대칭 강도 (A+/A-) 데이터에 얼마나 잘 피팅하는지에 의해 식별될 수 있다. 적합 양호도는 결정된 직선으로부터 플로팅된 비대칭 강도 데이터의 거리들의 제곱의 합인 R2로 표현될 수 있다.
상기의 관점에서, 본 발명자들은 오버레이 추정치와 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계에 기초하여 오버레이 측정의 품질을 결정하는 방법들 및 장치를 개발하였다. 예시적인 배열들에서, 특징부 비대칭의 측정치는 후술되는 바와 같이 회귀 분석 데이터에 대한 원점까지의 거리 값 또는 인터셉트 값을 사용하여 결정될 수 있지만, 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 다른 방법들이 또한 사용될 수 있다.
예시적인 배열들에서, 관계는 측정이 수행될 기판, 즉, 테스트되는 기판을 표현하는 하나 이상의 추가적 기판들을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 배열들에서, 그리고 아래에 설명되는 바와 같이, 추가적 기판 상에서 제1 및 제2 특징부들을 포함할 수 있고 구체적으로 격자들의 쌍들(32, 35)일 수 있는 복수의 특징부들에 전술한 비대칭 강도 회귀 분석 방법이 적용될 수 있다. 특징부들 각각에 대한 회귀 분석 데이터의 적합 양호도와 같은 오버레이 추정의 품질의 측정치는 그들 사이의 관계를 결정하기 위해 특징부들의 동일한 쌍에 대한 특징부 비대칭의 측정치에 대해 플로팅될 수 있다. 예시적인 배열들에서, 특징부 비대칭의 측정치는 원점으로부터 회귀 분석에서 결정된 직선의 오프셋을 포함할 수 있다. 이것은 또한 원점까지의 거리로서 공지될 수 있거나, 회귀 분석 데이터가 X 및 Y 축 중 하나 또는 둘 모두를 인터셉트하는 값인 인터셉트 값 또는 항으로서 정의될 수 있다.
도 10은 예시적인 배열들의 셋업 위상에 대한 흐름도를 도시하고, 여기서, 예시적인 또는 셋업된 웨이퍼들 WE일 수 있는 테스트되는 기판을 표현하는 하나 이상의 추가적 기판들에 대해, 예시적인 웨이퍼 WE의 하나 이상의 특징부들의 특징부 비대칭의 측정치와 오버레이 추정치의 품질의 측정치 사이의 관계가 결정된다.
도 3a에 도시된 계측 장치의 광학 시스템은 예시적인 기판(또는 웨이퍼) WE의 제1 및 제2 특징부들 중 하나 이상을 향해 제1 파장-편광에서 1000개의 방사를 방출한다. 제1 및 제2 특징부들은 도 3b 및 도 4에 도시된 것과 같은 계측 타겟 T의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 예시적인 배열들에서, 계측 장치는 앞서 논의된 방법들과 동일한 또는 유사한 방법들을 사용하여, 타겟 T로부터 회절되고 더 높은 회절 차수들, 예를 들어, ±1을 갖는 방사가 센서(23) 상에 또는 센서(19) 상에 입사(1002)될 수 있게 하도록 구성될 수 있다.
이미지 프로세서 및 제어기 CU는 앞서 논의된 방법들과 동일한 또는 유사한 방식으로 회절된 광에 기초하여 제1 파장-편광에서 타겟 T에 대한 비대칭 강도 데이터(A+/A-)를 결정한다(1004).
예시적인 배열들에서, 방사는 하나 이상의 추가적 파장-편광들에서 광학 시스템에 의해 그리고 복수의 추가적 파장-편광들에서 특정 배열들에서 방출된다. 실제로, 이러한 셋업 위상 동안, 예를 들어, 5개, 10개 이상의 파장-편광들에서 방사가 방출되어 후속 회귀 분석을 위한 더 많은 데이터 포인트들을 제공한다. 단계(1006)에서, 더 많은 파장-편광들이 방출될지 여부가 결정되고, 그러한 경우, 단계들(1000 내지 1004)이 각각의 파장-편광에 대해 반복되어 상이한 파장-편광에 기초하여 결정된 각각의 쌍 및 타겟 T에 대해 복수의 비대칭 강도 데이터(A+/A-) 쌍들을 제공한다. 앞서 논의된 바와 같이, 회귀 분석 데이터를 제공하기 위해, 비대칭 강도 데이터의 이러한 쌍들이 플로팅되고 회귀 분석(1008)이 적용될 수 있다. 예시적인 배열들에서, 복수의 파장-편광들이 순차적으로 방출됨에 유의한다.
복수의 타겟들 T가 기판 주위에 분포될 수 있고, 비대칭 강도 데이터 및 대응하는 회귀 분석 데이터가 각각의 타겟 T에 대해 결정될 수 있다. 예시적인 배열들에서 그리고 도 11에 도시된 바와 같이, 예시적인 웨이퍼 WE는 그 표면에 걸쳐 분포된 타겟들 T를 가질 수 있다. 기판 상의 각각의 타겟 T는 상이한 특징부 비대칭 및/또는 오버레이를 나타낼 수 있고, 그리고/또는 이러한 속성은 오버레이 추정치의 품질과 타겟 T에 존재하는 특징부 비대칭의 양 사이의 관계의 결정을 허용하기 위해 이용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 타겟들 T의 특징부 비대칭은 특징부 비대칭(예를 들어, DTO)의 측정치들의 범위를 제공하여 관계의 결정을 허용하도록 제어될 수 있다.
단계(1010)에서, 더 많은 타겟들이 조명되어야 하는지 여부가 결정되고, 그러한 경우, 복수의 타겟들 T 각각에 대해 단계들(1000 내지 1008)이 반복된다. 이것은 각각의 타겟 T에 대해 하나의 세트씩, 비대칭 강도 데이터(A+/A-)의 복수의 세트들을 생성한다.
타겟들 각각에 대한 비대칭 강도 데이터의 각각의 세트에 대해 회귀 분석이 수행되고(1012), 이에 따라 비대칭 강도 데이터의 각각의 세트에 모델이 피팅되고, 그로부터 오버레이가 결정될 수 있다. 예시적인 배열들에서, 모델은 선형이고 비대칭 강도 데이터에 직선이 피팅되지만 다른 비선형 모델들이 사용될 수 있다. 선형 모델을 사용할 때, 직선의 기울기는 타겟 T의 오버레이의 추정치이고 인터셉트 값은 타겟 T의 특징부 비대칭의 추정치이다. 추가로, 직선이 비대칭 강도 데이터에 더 잘 피팅될수록, 회귀 분석 데이터에 의해 정의되는 직선의 그래디언트로부터 결정될 수 있는 오버레이 추정치의 품질은 더 양호하다.
본 발명자들은 오버레이 추정의 품질이 타겟 T에서의 특징부 비대칭의 양과 관련되고, 이러한 관계는 후속 웨이퍼들 상의 오버레이를 측정할 때 결정되고 사용될 수 있다는 것을 인식하였다.
예시적인 배열들에서, 오버레이 추정치의 품질은 각각의 타겟에 대한 비대칭 강도 데이터 세트에 대한 회귀 분석 데이터의 적합 양호도를 사용하여 결정될 수 있다. 특정 예들에서, R2 측정은 오버레이 추정치의 품질을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 오버레이 추정치의 품질의 측정치는 각각의 타겟 T에 대해 결정된다(1014).
예시적인 배열들에서, 타겟 T에서의 특징부 비대칭은 회귀 분석 데이터에 대한 인터셉트 항, 또는 DTO 값을 사용하여 결정될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, DTO에서의 증가는 특징부 비대칭에서의 증가를 표현한다. 비대칭 데이터의 세트가 결정되었던 각각의 타겟 T에 대해 특징부 비대칭의 측정치가 결정된다(1016).
도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 타겟 T에 대한 오버레이 추정치(이러한 경우 R2) 및 각각의 타겟 T에 대한 특징부 비대칭(이러한 경우 DTO)의 측정치의 품질이 플로팅되거나 달리 분석되어 예시적인 웨이퍼에 대한 그들 사이의 관계가 결정된다. 도 12에 도시된 바와 같이 회귀 분석 데이터의 DTO의 크기가 증가함에 따라 오버레이 측정의 품질이 감소된다. 이는, 특징부 비대칭의 측정치에 대한 임계 값이 결정될 수 있게 하며(1018), 임계 값 위에서 오버레이 측정의 품질은 충분한 품질이 아니고 후속 웨이퍼들에 대한 오버레이를 측정할 때 사용될 수 있다. 도 12의 예시적인 경우에, 오버레이 측정의 요구되는 정도의 정확성을 제공하기 위해 0.95의 적합 양호도가 결정된다. 이는 -5 내지 +5 범위의 DTO를 요구하는 것을 알 수 있다.
위에서 개략되고 도 10에 도시된 프로세스는 복수의 웨이퍼들에 대해 반복될 수 있고, 결과적인 임계 값들 모두는 후속 웨이퍼들에 대한 오버레이 측정 동안 사용될 최종 임계 값을 정의하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 앞서 기술된 바와 같이 결정된 임계 값들은 스택 및 측정 모드 의존적일 수 있고, 따라서 테스트되는 기판들 상에서 측정될 스택에 의존하여 복수의 상이한 스택들 각각에 대해 결정될 필요가 있을 수 있음에 유의해야 한다.
오버레이 추정의 품질과 셋업 위상에서의 특징부 비대칭 사이의 관계를 결정한 후, 관계는 예를 들어 테스트되는 기판 상에서 오버레이 측정의 정확도의 레벨을 결정하기 위해 도 13에 도시된 프로세스에서 사용될 수 있다.
도 3a에 도시된 계측 장치의 광학 시스템은 테스트되는 기판(또는 웨이퍼) W의 하나 이상의 제1 및/또는 제2 특징부들을 향해 제1 파장-편광에서 1300개의 방사를 방출한다. 제1 및 제2 특징부들은 도 3b 및 도 4에 도시된 것과 같은 계측 타겟 T의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 예시적인 배열들에서, 계측 장치는 앞서 논의된 방법들과 동일한 또는 유사한 방법들을 사용하여, 타겟 T로부터 회절되고 더 높은 회절 차수들, 예를 들어, ±1을 갖는 방사가 센서(23) 상에 또는 센서(19) 상에 입사(1302)될 수 있게 하도록 구성될 수 있다.
이미지 프로세서 및 제어기 CU는 앞서 논의된 방법들과 동일한 또는 유사한 방식으로 회절된 광에 기초하여 제1 파장-편광에서 타겟 T에 대한 비대칭 강도 데이터(A+/A-)를 결정한다(1304).
예시적인 배열들에서, 방사는 하나 이상의 추가적 파장-편광들에서 광학 시스템에 의해 그리고 복수의 추가적 파장-편광들에서 특정 배열들에서 방출된다. 실제로, 이러한 측정 위상 동안, 2개의, 그러나 가능하게는 더 많은 파장-편광들에서 방사가 방출되어 후속 회귀 분석을 위한 충분한 데이터 포인트들을 제공한다. 단계(1306)에서, 더 많은 파장-편광들이 방출될지 여부가 결정되고, 그러한 경우, 단계들(1300 내지 1304)이 각각의 파장-편광에 대해 반복되어 테스트될 기판 상의 타겟 T에 대한 복수의 비대칭 강도 데이터(A+/A-) 쌍들을 제공한다. 각각의 쌍은 상이한 파장-편광에 기초하여 결정된다. 앞서 논의된 바와 같이, 테스트될 기판 상의 타겟 T에 대해 회귀 분석 데이터를 제공하기 위해, 비대칭 강도 데이터의 이러한 쌍들이 플로팅되고 회귀 분석(1308)이 적용될 수 있다.
회귀 분석 데이터는 테스트될 기판 상의 타겟 T의 특징부 비대칭의 측정치를 결정하기 위해(1310) 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 예에서, 특징부 비대칭은 테스트되는 기판의 타겟 T에 대해 결정된 회귀 분석 데이터의 DTO에 기초하여 결정될 수 있다.
이제, 특징부 비대칭과 오버레이 추정치의 품질 사이의 관계는 오버레이 추정치의 품질을 결정하기 위해(1312) 사용될 수 있다. 예를 들어, 결정된 관계는, 더 많은 수의 파장-편광에서 방출된 방사로부터 더 많은 비대칭 강도 데이터가 계산되려면, 오버레이 추정치에 대한 적합 양호도가 어느 정도인지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 셋업 위상에서 결정된 임계치들은 또한, 테스트되는 기판 상의 타겟 T에 대한 회귀 분석 데이터가 임계치 초과인 DTO(또는 다른 특징부 비대칭 측정치)를 갖는 경우 오버레이 추정치의 거부를 허용할 수 있다.
본 발명의 이점은, 결과적인 오버레이 추정치의 정확성에 대한 이해를 여전히 제공하면서, 테스트되는 기판 상에서 수행되는 측정이 더 적은(2개만큼 적은) 파장-편광들에서 방출될 것을 요구한다는 점이다. 인식될 바와 같이, 2개의 포인트들을 사용하는 회귀 분석 데이터의 적합 양호도는 항상 1이다. 그러나, 본 명세서에 개시된 예시적인 방법들 및 장치를 사용하면, 단지 2개의 파장-편광들이 사용될 때에도, 결과적인 오버레이 측정의 정확도는 타겟 T에서의 특징부 비대칭의 측정치(예를 들어, DTO)에 기초하여 결정될 수 있다.
앞서 제공된 예들은 오버레이의 측정에 기초하지만, 동일한 또는 유사한 기술을 사용하여 다른 파라미터들의 정확도가 또한 결정될 수 있음에 유의한다. 추가로, 특징부 비대칭의 측정은 단일 층 격자를 가질 수 있는 BGA(Bottom Grating Asymmetry) 타겟과 같은 대안적인 방법들을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 배열들에서, 특징부 비대칭은 단지 하나의 파장-편광에서 광학 시스템으로부터의 방사의 방출에 의해 결정될 수 있다. 추가로, 특징부 비대칭 및 오버레이(또는 다른 파라미터)가 별개의 타겟들을 사용하여 결정되려면, 예시적인 배열들은 예시적인 기판 및 테스트될 기판 상에 공동 위치된 그러한 별개의 타겟들을 가질 수 있다. 별개의 타겟들은 X-Y 평면에서 서로 인접할 수 있거나 또는 X-Y 평면에서 서로에 근접하여 위치설정될 수 있어서, 각각의 타겟의 특징부 비대칭은 허용오차 내에 있다.
도 14는 본 명세서에 개시된 방법들 및 흐름들을 구현하는 것을 도울 수 있는 컴퓨터 시스템(1600)을 예시하는 블록도이다. 컴퓨터 시스템(1600)은 정보를 통신하기 위한 버스(1602) 또는 다른 통신 메커니즘, 및 정보를 프로세싱하기 위해 버스(1602)와 결합된 프로세서(1604)(또는 다수의 프로세서들(1604 및 1605))를 포함한다. 프로세서(들)는 본 명세서에 개시된 방법들 중 임의의 것을 수행하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 시스템(1600)은 또한 프로세서(1604)에 의해 실행될 정보 및 명령어들을 저장하기 위해 버스(1602)에 결합된 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 다른 동적 저장 디바이스와 같은 메인 메모리(1606)를 포함한다. 메인 메모리(1606)는 또한 프로세서(1604)에 의해 실행될 명령어들의 실행 동안 임시 변수들 또는 다른 중간적 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(1600)은 정적 정보 및 프로세서(1604)에 대한 명령어들을 저장하기 위해 버스(1602)에 결합된 판독 전용 메모리(ROM)(1608) 또는 다른 정적 저장 디바이스를 더 포함한다. 자기 디스크 또는 광학 디스크와 같은 저장 디바이스(1610)에는 정보 및 명령어들을 저장하기 위한 버스(1602)가 제공되고 연결된다.
컴퓨터 시스템(1600)은 정보를 컴퓨터 사용자에게 디스플레이하기 위해 버스(1602)를 통해 음극선관(CRT) 또는 평판 또는 터치 패널 디스플레이와 같은 디스플레이(1612)에 결합될 수 있다. 영숫자 및 다른 키들을 포함하는 입력 디바이스(1614)가 정보 및 커맨드 선택들을 프로세서(1604)에 통신하기 위해 버스(1602)에 결합된다. 다른 유형의 사용자 입력 디바이스는 방향 정보 및 커맨드 선택들을 프로세서(1604)에 통신하고 디바이스(1612) 상의 커서 이동을 제어하기 위한 마우스, 트랙볼 또는 커서 방향 키들과 같은 커서 제어부(1616)이다. 이러한 입력 디바이스는 통상적으로, 디바이스가 평면에서 위치들을 특정하도록 허용하는 2개의 축들, 즉 제1 축(예를 들어, x) 및 제2 축(예를 들어, y)에서 2개의 자유도들을 갖는다. 터치 패널(스크린) 디스플레이는 또한 입력 디스플레이로서 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 방법들 중 하나 이상은, 메인 메모리(1606)에 포함된 하나 이상의 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 실행하는 프로세서(1604)에 응답하여 컴퓨터 시스템(1600)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 명령어들은 다른 컴퓨터 판독가능 매체, 예를 들어, 저장 디바이스(1610)로부터 메인 메모리(1606)로 판독될 수 있다. 메인 메모리(1606)에 포함된 명령어들의 시퀀스들의 실행은 프로세서(1604)로 하여금 본 명세서에 설명된 프로세스 단계들을 수행하게 한다. 멀티-프로세싱 배열의 하나 이상의 프로세서들은 또한 메인 메모리(1606)에 포함된 명령어들의 시퀀스들을 실행하기 위해 이용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 하드 와이어된 회로는 소프트웨어 명령어들 대신에 또는 그와 결합하여 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 설명은 하드웨어 회로부 및 소프트웨어의 임의의 특정 조합으로 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "컴퓨터 판독가능 매체"라는 용어는 실행을 위해 프로세서(1604)에 명령어들을 제공하는데 참여하는 임의의 매체를 지칭한다. 이러한 매체는 비휘발성 매체들, 휘발성 매체들 및 송신 매체들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 형태들을 취할 수 있다. 비휘발성 매체는 예를 들어 저장 디바이스(1610)와 같은 광학 또는 자기 디스크를 포함한다. 휘발성 매체는 메인 메모리(1606)와 같은 동적 메모리를 포함한다. 송신 매체들은 버스(1602)를 포함하는 와이어를 포함하는 동축 케이블들, 구리 와이어 및 광섬유들을 포함한다. 송신 매체는 또한 무선 주파수(RF) 및 적외선(IR) 데이터 통신들 동안 생성되는 것들과 같은 음파 또는 광파의 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들의 일반적인 형태들은 예를 들어 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, DVD, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드들, 종이 테이프, 구멍들의 패턴들을 갖는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 이후 설명되는 바와 같은 반송파, 또는 컴퓨터가 판독할 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다.
다양한 형태들의 컴퓨터 판독가능 매체들은 실행을 위해 프로세서(1604)에 하나 이상의 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 반송하는데 수반될 수 있다. 예를 들어, 명령어들은 초기에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 상에서 전달될 수 있다. 원격 컴퓨터는 이의 동적 메모리에 명령어들을 로딩하고 모뎀을 사용하여 전화선을 통해 명령어들을 전송할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1600)에 로컬인 모뎀은 전화선 상에서 데이터를 수신하고, 적외선 송신기를 사용하여 데이터를 적외선 신호로 변환할 수 있다. 버스(1602)에 결합된 적외선 검출기는 적외선 신호에서 반송되는 데이터를 수신하고 데이터를 버스(1602) 상에 배치할 수 있다. 버스(1602)는 데이터를 메인 메모리(1606)에 반송하며, 그로부터 프로세서(1604)는 명령어들을 검색 및 실행한다. 메인 메모리(1606)에 의해 수신된 명령어들은 선택적으로 프로세서(1604)에 의한 실행 전 또는 후에 저장 디바이스(1610)에 저장될 수 있다.
컴퓨터 시스템(1600)은 또한 바람직하게는 버스(1602)에 결합된 통신 인터페이스(1618)를 포함한다. 통신 인터페이스(1618)는 로컬 네트워크(1622)에 연결된 네트워크 링크(1620)에 양방향 데이터 통신 결합을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(1618)는 대응하는 유형의 전화선에 데이터 통신 접속을 제공하는 통합 서비스 디지털 네트워크(ISDN) 카드, 또는 모뎀일 수 있다. 다른 예로서, 통신 인터페이스(1618)는 호환가능한 LAN에 데이터 통신 접속을 제공하는 로컬 영역 네트워크(LAN) 카드일 수 있다. 무선 링크들이 또한 구현될 수 있다. 임의의 이러한 구현에서, 통신 인터페이스(1618)는 다양한 유형들의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림들을 반송하는 전기, 전자기 또는 광학 신호들을 전송 및 수신한다.
네트워크 링크(1620)는 일반적으로 하나 이상의 네트워크들을 통해 다른 데이터 디바이스에 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(1620)는 로컬 네트워크(1622)를 통해 호스트 컴퓨터(1624)에 대한 또는 인터넷 서비스 제공자(ISP)(1626)에 의해 운영되는 데이터 장비에 대한 접속을 제공할 수 있다. 이어서, ISP(1626)는 현재 통상적으로 "인터넷"(1628)으로 지칭되는 월드 와이드 패킷 데이터 통신 네트워크를 통해 데이터 통신 서비스를 제공한다. 로컬 네트워크(1622) 및 인터넷(1628) 둘 모두는 디지털 데이터 스트림들을 반송하는 전기, 전자기 또는 광학 신호들을 사용한다. 다양한 네트워크들을 통한 신호들, 및 컴퓨터 시스템(1600)으로 및 컴퓨터 시스템(1600)으로부터 디지털 데이터를 반송하는 통신 인터페이스(1618)를 통한 네트워크 링크(1620) 상의 신호들은 정보를 전송하는 반송파들의 예시적인 형태들이다.
컴퓨터 시스템(1600)은 네트워크(들), 네트워크 링크(1620) 및 통신 인터페이스(1618)를 통해 메시지들을 송신하고 프로그램 코드를 포함하는 데이터를 수신할 수 있다. 인터넷 예에서, 서버(1630)는 인터넷(1628), ISP(1626), 로컬 네트워크(1622) 및 통신 인터페이스(1618)를 통해 애플리케이션 프로그램을 위한 요청된 코드를 송신할 수 있다. 하나의 이러한 다운로드 애플리케이션은 예를 들어, 본 명세서에 설명된 기술들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 수신된 코드는 수신된 대로 프로세서(1604)에 의해 실행될 수 있고/있거나 추후의 실행을 위해 저장 디바이스(1610) 또는 다른 비휘발성 저장소에 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터 시스템(1600)은 반송파의 형태로 애플리케이션 코드를 획득할 수 있다.
추가적 실시예들이 후속하는 넘버링된 항목들에서 개시된다.
1. 테스트되는 기판 상에 수행된 리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하기 위한 장치로서, 추정은, 비대칭 강도 데이터의 회귀 분석에 의해 결정되고, 이어서, 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에 의해 회절되는 방사를 사용하여 결정되는 회귀 분석 데이터에 기초하고, 이 장치는,
테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치에 기초하고 테스트되는 기판을 표현하는 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 하나의 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 추가로 기초하여, 테스트되는 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질을 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하고, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질 측정치와 대응하는 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계인, 장치.
2. 항목 1에 있어서, 추정은 복수의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출된 방사에 기초하는, 장치.
3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 방출된 방사는 제1 특징부들 및 제2 특징부들에 의해 회절되고, 제1 특징부는 포지티브 오버레이 바이어스를 갖고, 제2 특징부는 네거티브 오버레이 바이어스를 갖는, 장치.
4. 항목 3에 있어서, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판 상의 대응하는 제1 및 제2 특징부들의 복수의 쌍들에 대해 결정되는, 장치.
5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석 데이터의 인터셉트 항을 포함하는, 장치.
6. 항목 1 내지 항목 5 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석 데이터의 적합 양호도를 포함하는, 장치.
7. 항목 6에 있어서, 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석은 광학 시스템에 의해 방출된 하나 이상의 파장들보다 큰 다수의 파장들에서 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 방출 및 회절된 방사를 사용하여 결정되는, 장치.
8. 항목 1 내지 항목 7 중 어느 한 항목에 있어서, 프로세서는, 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치의 크기가, 적어도 하나의 추가적 기판의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 기초하는 임계 값을 초과하는 경우, 테스트되는 기판 상의 파라미터의 추정치를 무시하도록 추가로 구성되는, 장치.
9. 항목 1 내지 항목 8 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 제1 특징부들은 계측 타겟의 일부를 형성하는, 장치.
10. 항목 1 내지 항목 9 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 시스템은 400 nm 내지 900 nm; 0.1 nm 내지 100 nm; 및/또는 10 nm 내지 20 nm 범위의 파장들에서 방사를 방출하도록 구성되는, 장치.
11. 항목 1 내지 항목 10 중 어느 한 항목에 있어서, 프로세서는 3개 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여,
추가적 기판과 관련된 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대한 추가적 기판 비대칭 강도 데이터를 결정하고;
결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하고;
적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하도록 추가로 구성되는, 장치.
12. 항목 1 내지 항목 11 중 어느 한 항목에 있어서, 프로세서는 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 대한 회귀 분석을 수행함으로써 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치를 결정하도록 추가로 구성되는, 장치.
13. 항목 12에 있어서, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 회귀 분석의 적합 양호도를 포함하는, 장치.
14. 항목 11 내지 항목 13 중 어느 한 항목에 있어서, 프로세서는 결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치를 결정하도록 추가로 구성되는, 장치.
15. 항목 14에 있어서, 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석의 인터셉트 항을 포함하는, 장치.
16. 항목 1 내지 항목 15 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 시스템; 및 회절된 방사를 감지하도록 구성된 센서 중 하나 이상을 더 포함하는, 장치.
17. 항목 1 내지 항목 16 중 어느 한 항목에 있어서, 리소그래피 프로세스의 파라미터는 오버레이를 포함하는, 장치.
18. 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 리소그래피 프로세스의 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 적어도 하나의 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계를 결정하기 위한 장치로서, 장치는,
회절된 방사에 기초하여 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 복수의 적어도 제1 특징부들에 대한 비대칭 강도 데이터를 결정하고;
결정된 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하고;
적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 장치.
19. 항목 1 내지 항목 18 중 어느 한 항목에 따른 장치를 포함하는 검사 장치.
20. 항목 19에 있어서, 검사 장치는 계측 장치인, 검사 장치.
21. 항목 1 내지 항목 18 중 어느 한 항목에 따른 장치를 포함하는 리소그래피 장치.
22. 항목 1 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 따른 장치를 포함하는 리소그래피 셀.
23. 테스트되는 기판 상에 수행된 리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하기 위한 방법으로서, 추정은, 비대칭 강도 데이터의 회귀 분석에 의해 결정되고, 이어서, 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에 의해 회절되는 방사를 사용하여 결정되는 회귀 분석 데이터에 기초하고,
방법은,
테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치에 기초하고 테스트되는 기판을 표현하는 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 하나의 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 추가로 기초하여, 테스트되는 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질을 결정하는 단계를 포함하고, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질 측정치와 대응하는 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계인, 방법.
24. 항목 23에 있어서, 추정은 복수의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출된 방사에 기초하는, 방법.
25. 항목 23 또는 항목 24에 있어서, 방출된 방사는 제1 특징부들 및 제2 특징부들에 의해 회절되고, 제1 특징부는 포지티브 오버레이 바이어스를 갖고, 제2 특징부는 네거티브 오버레이 바이어스를 갖는, 방법.
26. 항목 25에 있어서, 관계는 적어도 하나의 추가적 기판 상의 대응하는 제1 및 제2 특징부들의 복수의 쌍들에 대해 결정되는, 방법.
27. 항목 23 내지 항목 26 중 어느 한 항목에 있어서, 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석 데이터의 인터셉트 항을 포함하는, 방법.
28. 항목 23 내지 항목 27 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석 데이터의 적합 양호도를 포함하는, 방법.
29. 항목 28에 있어서, 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석은 광학 시스템에 의해 방출된 하나 이상의 파장들보다 큰 다수의 파장들에서 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 방출 및 회절된 방사를 사용하여 결정되는, 방법.
30. 항목 23 내지 항목 29 중 어느 한 항목에 있어서, 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치의 크기가, 적어도 하나의 추가적 기판의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 기초하는 임계 값을 초과하는 경우, 테스트되는 기판 상의 파라미터의 추정치를 무시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
31. 항목 23 내지 항목 30 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 제1 특징부들은 계측 타겟의 일부를 형성하는, 방법.
32. 항목 23 내지 항목 31 중 어느 한 항목에 있어서, 광학 시스템은 400 nm 내지 900 nm; 0.1 nm 내지 100 nm; 및/또는 10 nm 내지 20 nm 범위의 파장들에서 방사를 방출하도록 구성되는, 방법.
33. 항목 23 내지 항목 32 중 어느 한 항목에 있어서, 프로세서는 3개 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여,
추가적 기판과 관련된 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대한 추가적 기판 비대칭 강도 데이터를 결정하는 단계;
결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 단계; 및
적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
34. 항목 33에 있어서, 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 대한 회귀 분석을 수행함으로써 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
35. 항목 34에 있어서, 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 회귀 분석의 적합 양호도를 포함하는, 방법.
36. 항목 33 내지 항목 35 중 어느 한 항목에 있어서, 결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
37. 항목 36에 있어서, 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치는 회귀 분석의 인터셉트 항을 포함하는, 방법.
38. 항목 23 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 있어서, 리소그래피 프로세스의 파라미터는 오버레이를 포함하는, 방법.
39. 하나 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 리소그래피 프로세스의 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 적어도 하나의 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계를 결정하기 위한 방법으로서, 방법은,
회절된 방사에 기초하여 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 복수의 적어도 제1 특징부들에 대한 비대칭 강도 데이터를 결정하는 단계;
결정된 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 단계; 및
적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
40. 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서로 하여금 항목 23 내지 항목 39 중 어느 한 항목에 따른 방법을 수행하도록 장치를 제어하게 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
41. 항목 40의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 캐리어로서, 캐리어는 전자 신호, 광학 신호, 무선 신호 또는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 중 하나인, 캐리어.
본 명세서에서 IC들의 제조 시에 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 다른 애플리케이션들을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 가능한 다른 애플리케이션들은 통합 광학 시스템들의 제조, 자기 도메인 메모리들에 대한 안내 및 검출 패턴들, 평판 디스플레이들, 액정 디스플레이(LCD)들, 박막 자기 헤드들 등을 포함한다.
본 명세서에서 리소그래피 장치의 맥락에서 본 발명의 실시예들에 대한 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 발명의 실시예들은 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 물체를 측정 또는 프로세싱하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이들 장치는 일반적으로 리소그래피 도구들로 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 도구는 진공 조건들 또는 주변(비-진공) 조건들을 사용할 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예들의 사용에 대해 앞서 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 맥락이 허용하는 경우, 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않으며 다른 애플리케이션들, 예를 들어, 임프린트 리소그래피에서 사용될 수 있음이 인식될 것이다.
본 발명의 특정 실시예들이 앞서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것 이외에 달리 실시될 수 있음이 인식될 것이다. 싱기 설명들은 제한적이 아니라 예시적인 것으로 의도된다. 따라서, 아래에 제시된 청구항들의 범주를 벗어나지 않으면서 설명된 바와 같이 본 발명에 대한 수정들이 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. 테스트되는 기판 상에 수행된 리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하기 위한 장치로서,
    상기 추정은, 비대칭 강도 데이터의 회귀 분석에 의해 결정되고, 이어서, 둘 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 상기 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에 의해 회절되는 방사를 사용하여 결정되는 회귀 분석 데이터에 기초하고,
    상기 장치는,
    상기 테스트되는 기판의 상기 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치에 기초하고 상기 테스트되는 기판을 표현하는 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 하나의 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 추가로 기초하여, 상기 테스트되는 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질을 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하고, 상기 관계는 상기 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질 측정치와 상기 대응하는 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계인,
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방출된 방사는 제1 특징부들 및 제2 특징부들에 의해 회절되고, 상기 제1 특징부는 포지티브 오버레이 바이어스를 갖고, 상기 제2 특징부는 네거티브 오버레이 바이어스를 갖고, 선택적으로 상기 관계는 상기 적어도 하나의 추가적 기판 상에서 대응하는 제1 및 제2 특징부들의 복수의 쌍들에 대해 결정되는,
    장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 특징부 비대칭의 측정치는 상기 회귀 분석 데이터의 인터셉트 항을 포함하는,
    장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 상기 적어도 하나의 추가적 기판에 대한 대응하는 회귀 분석 데이터의 적합 양호도를 포함하고, 선택적으로, 상기 추가적 기판에 대한 상기 대응하는 회귀 분석은 상기 광학 시스템에 의해 방출된 상기 하나 이상의 파장들보다 큰 다수의 파장들에서 상기 적어도 하나의 추가적 기판의 상기 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 방출 및 회절된 방사를 사용하여 결정되는,
    장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 테스트되는 기판의 상기 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치의 크기가, 상기 적어도 하나의 추가적 기판의 상기 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 기초하는 임계 값을 초과하는 경우, 상기 테스트되는 기판 상의 상기 파라미터의 추정치를 무시하도록 추가로 구성되는,
    장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 제1 특징부들은 계측 타겟의 일부를 형성하는,
    장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 3개 이상의 파장들에서 상기 광학 시스템에 의해 방출되고 상기 추가적 기판의 상기 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여,
    상기 추가적 기판과 관련된 상기 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에 대한 추가적 기판 비대칭 강도 데이터를 결정하고;
    상기 결정된 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 상기 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 상기 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하고;
    상기 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 상기 복수의 대응하는 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하도록 추가로 구성되는,
    장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 추가적 기판 비대칭 강도 데이터에 대한 회귀 분석을 수행함으로써 상기 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치를 결정하도록 추가로 구성되는,
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치는 상기 회귀 분석의 적합 양호도를 포함하는,
    장치.
  10. 둘 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 리소그래피 프로세스의 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 적어도 하나의 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계를 결정하기 위한 장치로서, 장치는,
    상기 회절된 방사에 기초하여 상기 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 상기 복수의 적어도 제1 특징부들에 대한 비대칭 강도 데이터를 결정하고;
    상기 결정된 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 상기 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하고;
    상기 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 상기 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는,
    장치.
  11. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 장치를 포함하는 검사 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 리소그래피 셀.
  13. 테스트되는 기판 상에 수행된 리소그래피 프로세스의 파라미터를 추정하기 위한 방법으로서,
    상기 추정은, 비대칭 강도 데이터의 회귀 분석에 의해 결정되고, 이어서, 둘 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 상기 테스트되는 기판의 적어도 제1 특징부들에 의해 회절되는 방사를 사용하여 결정되는 회귀 분석 데이터에 기초하고,
    상기 방법은,
    상기 테스트되는 기판의 상기 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치에 기초하고 상기 테스트되는 기판을 표현하는 적어도 하나의 추가적 기판의 복수의 대응하는 적어도 하나의 제1 특징부들에 대해 결정된 관계에 추가로 기초하여, 상기 테스트되는 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 관계는 상기 적어도 하나의 추가적 기판과 관련된 파라미터의 추정치의 품질 측정치와 상기 대응하는 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계인,
    방법.
  14. 둘 이상의 파장들에서 광학 시스템에 의해 방출되고 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들로부터 회절되는 방사에 기초하여, 리소그래피 프로세스의 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 적어도 하나의 예시적인 기판의 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭의 측정치 사이의 관계를 결정하기 위한 방법으로서, 방법은,
    상기 회절된 방사에 기초하여 상기 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 상기 복수의 적어도 제1 특징부들에 대한 비대칭 강도 데이터를 결정하는 단계;
    상기 결정된 비대칭 강도 데이터에 기초하여, 상기 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치 및 추가적 기판과 관련된 특징부 비대칭의 측정치를 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 예시적인 기판과 관련된 상기 파라미터의 추정치의 품질의 측정치와 상기 복수의 적어도 제1 특징부들에서의 특징부 비대칭 측정치 사이의 관계를 결정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  15. 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 제13항 또는 제14항에 따른 방법을 수행하도록 장치를 제어하게 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
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